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2024-03-08 20:44:14

电子电路学习笔记(14)——LDO(低压差线性稳压器)_ldo电路-CSDN博客

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电子电路学习笔记(14)——LDO(低压差线性稳压器)_ldo电路-CSDN博客

电子电路学习笔记(14)——LDO(低压差线性稳压器)

最新推荐文章于 2023-12-11 16:55:05 发布

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低压差线性稳压器

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一、简介

LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5V转3.3V,输入与输出之间的压差只有1.7v,显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况,芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

二、分类

PMOS LDO: 常见的LDO是由P管构成的,由于LDO效率比较低,因此一般不会走大电流。 NMOS LDO: 针对某些大电流低压差需求的场合,NMOS LDO应运而生。 传统PNP LDO: 正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右。 传统NPN LDO: 使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。

三、工作原理

LDO=low dropout regulator,低压差+线性+稳压器。

低压差: 输出压降比较低,例如输入3.3V,输出可以达到3.2V。线性: LDO内部的MOS管工作于线性电阻。稳压器: 说明了LDO的用途是用来给电源稳压。

3.1 内部结构

以PMOS LDO为例:

LDO内部基本都是由4大部件构成,分别是分压取样电路、基准电压、误差放大电路和晶体管调整电路。

分压取样电路: 通过电阻R1和R2对输出电压进行采集;基准电压: 通过bandgap(带隙电压基准)产生的,目的是为了温度变化对基准的影响小;误差放大电路: 将采集的电压输入到比较器反向输入端,与正向输入端的基准电压(也就是期望输出的电压)进行比较,再将比较结果进行放大;晶体管调整电路: 把这个放大后的信号输出到晶体管的控制极(也就是PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极),从而这个放大后的信号(电流)就可以控制晶体管的导通电压了,这就是一个负反馈调节回路。

3.2 负反馈流程

以PMOS LDO为例:

反馈回路

当输出电压

V

o

u

t

V_{out}

Vout​由于负载变化或其他原因电压下降时,两个串联分压电阻两端的电压也会下降,进而A点电压下降,A点的电位和基准电压

V

R

E

F

V_{REF}

VREF​电位相比较,误差放大器会减小它的输出,使得PMOS管G极电压下降,PMOS管

V

S

V_{S}

VS​电压不变,进而使得

V

G

S

|V_{GS}|

∣VGS​∣的压差增加(我们用Vgs和Vds的绝对值描述PMOS更直观),

I

S

D

I_{SD}

ISD​会增加,输出电流

I

o

u

t

I_{out}

Iout​增加就会使得输出电压

V

o

u

t

V_{out}

Vout​上升,完成一次反馈控制,使得

V

o

u

t

V_{out}

Vout​又回到正常电位。 过程如下:

V

o

u

t

>

V

A

>

V

G

>

I

o

u

t

>

V

o

u

t

V_{out}↓——>V_{A}↓——>V_{G}↓——>I_{out}↑——>V_{out}↑

Vout​↓——>VA​↓——>VG​↓——>Iout​↑——>Vout​↑ 当输出电压

V

o

u

t

V_{out}

Vout​增大时,A点电压

V

A

V_{A}

VA​增大,放大器输出电压增加,PMOS管的G极电压

V

G

V_{G}

VG​增大,

V

G

S

|V_{GS}|

∣VGS​∣减小,PMOS的输出电流

I

S

D

I_{SD}

ISD​减小,输出电压

V

o

u

t

V_{out}

Vout​减小。 过程如下:

V

o

u

t

>

V

A

>

V

G

I

>

o

u

t

>

V

o

u

t

V_{out}↑——>V_{A}↑——>V_{G}↑——I>_{out}↓——>V_{out}↓

Vout​↑——>VA​↑——>VG​↑——I>out​↓——>Vout​↓

PMOS驱动的反馈

上面的描述中有两个地方格外介绍下,其一是,当

V

A

V_{A}

VA​小于

V

R

E

F

V_{REF}

VREF​时,G点的电位就会减小,通俗点理解,运算放大器总是倾向于使得正(+)负(-)输入端的电压相等,因此,当

V

A

V_{A}

VA​小于

V

R

E

F

V_{REF}

VREF​时,运放就会减小输出。 另一点是,G电位下降后为什么

I

o

u

t

I_{out}

Iout​就上升呢?这就涉及到PMOS工作状态,下图是PMOS的输出特性曲线,或者叫做伏安特性曲线,是PMOS本身的一个特性,根据G、D、S电压不同,MOS会工作在不同的区域,即可变电阻区,饱和区(恒流区),截至区。LDO中的MOS是工作在恒流区的。 顺着下图绿色箭头指示方向

V

G

S

|V_{GS}|

∣VGS​∣逐渐上升,

I

D

I_{D}

ID​跟着

V

G

S

|V_{GS}|

∣VGS​∣上升而上升,而这段区域内不管

V

D

S

V_{DS}

VDS​怎么变换

I

D

I_{D}

ID​基本不变,换句话说,恒流区内,

I

D

I_{D}

ID​只受

V

G

S

|V_{GS}|

∣VGS​∣控制,因此基于MOS的放大器有时也被叫做跨导放大器。这就是PMOS LDO工作原理的核心部分。

LDO工作原理就一句话:通过运放调节P-MOS的输出。

四、主要参数

输入输出压差(Dropout Voltage): 对于LDO来说,输入电压是高于输出电压的,但是两者压差一般都是很小,LDO的输入电流几乎等于输出电流,因此压差越大,效率越低(本身吃掉了很多能量电流×晶体管压降),压差越小,LDO电压转换效率越高以及能量损耗越小。 压差(

V

D

R

O

P

O

U

T

V_{DROPOUT}

VDROPOUT​)是指输入电压进一步下降而造成 LDO 不再能进行调节时的输入至输出电压差。在压差区域内,调整元件作用类似于电阻,阻值等于漏极至源极导通电阻(

R

D

S

O

N

RDS_{ON}

RDSON​)。 压差用

R

D

S

O

N

RDS_{ON}

RDSON​和负载电流表示为:

V

D

R

O

P

O

U

T

=

I

L

O

A

D

×

R

D

S

O

N

V_{DROPOUT} = I_{LOAD}×RDS_{ON}

VDROPOUT​=ILOAD​×RDSON​ 电源抑制比(PSRR): LDO的 PSRR数据是用来量化LDO对不同频率的输入电源纹波的抑制能力的,它反映了LDO不受噪声和电压波动、保持输出电压稳定的能力。在特定频段内,PSRR越大越好。 100K到1MHz内的PSRR非常重要,这个是DCDC的噪声频率范围,LDO经常作为DCDC的下一级,要有能力滤除来自DCDC的大量噪声。 在ADC,DAC,Camera的AVDD供电上,我们要选择PSRR大于80dB(@100Hz)的LDO。LDO的环路控制往往是确定电源抑制性能的主要因素,同时大容量,低ESR的电容对电源一直也非常有用,建议选择陶瓷电容。 PSRR与频率有关,LDO的规格书一般会给出几个频点的PSRR值。 噪声(Noise): 不同于PSRR,噪声是指LDO自身产生的噪声信号,低噪声的LDO稳压芯片可以很好的降低LDO产生的额外噪声,输出的电压更纯净,噪声一般计算出的值是有效值(rms),也可以用peak to peak来分析。 如下是某LDO的噪声水平,通常在uV级别。 LDO输出噪声的另一种表示方式是噪声频谱密度。只有高精度,低噪声电路上才需要关注这个参数。 静态电流(Iq): 静态电流(Quiescent Current)是外部负载电流为0时,LDO内部电路供电所需的电流。内部电路包括带隙基准电压源、误差放大器、输出分压器以及过流和过温检测电路。这个电流经过从LDO的GND流出。 在一些电池供电低功耗场景下,要考虑LDO本身自身消耗的静态电流。休眠阶段的电源消耗成为影响电池寿命的关键因素。要想最大限度地降低睡眠期间的功率消耗,选择具有极低静态电流的器件就是必须的。一般LDO芯片的静态电流的大小与芯片的其他性能成反关系,如低噪声,高电源电压抑制比,动态性能好的LDO静态电流都偏大一些。低IQ的LDO做的好的话<100nA。

五、和DCDC区别

LDO外围器件少,电路简单,成本低,通常只需要一两个旁路电容; DC-DC外围器件多,电路复杂,成本高; LDO负载响应快,输出纹波小; DC-DC负载响应比LDO慢,输出纹波大; LDO效率低,输入输出压差不能太大; DC-DC效率高,输入电压范围宽泛; LDO只能降压; DC-DC支持降压和升压; LDO和DC-DC的静态电流都小,根据具体的芯片来看; LDO输出电流有限,最高可能就几A,且达到最高输出和输入输出电压都有关系; DC-DC输出电流高,功率大; LDO噪声小; DC-DC开关噪声大,为了提高开关DC-DC的精度,很多应用会在DC-DC后端接LDO; LDO分为可调和固定型; DC-DC一般都是可调型,通过FB反馈电阻调节;

六、应用电路

6.1 ACDC电路

最常见的AC/DC电源,交流电源电压经变压器后,变换成所需要的电压,该电压经整流后变为直流电压。

在该电路中,低压差线性稳压器的作用是:在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压,抑制纹波电压,消除电源产生的交流噪声。

6.2 蓄电池电路

各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化,为了保证蓄电池组输出恒定电压,通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器。

低压差线性稳压器的功率较低,因此可以延长蓄电池的使用寿命,同时,由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接近,因此在蓄电池接近放电完毕时,仍可保证输出电压稳定。

6.3 开关性稳压电源电路

众所周知,开关性稳压电源的效率很高,但输出纹波电压较高,噪声较大,电压调整率等性能也较差,特别是对模拟电路供电时,将产生较大的影响。

在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器,就可以实现有源滤波,而且也可大大提高输出电压的稳压精度,同时电源系统的效率也不会明显降低。

6.4 共电池电路

在某些应用中,比如无线电通信设备通常只有一足电池供电,但各部分电路常常采用互相隔离的不同电压,因此必须由多只稳压器供电。

为了节省共电池的电量,通常设备不工作时,都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态,为此,要求线性稳压器具有使能控制端。

有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统。

6.5 附加功能

通/断控制功能,允许使用机械开关、门电路或单片机来关断LDO的输出,使之进入低功耗的待机模式(亦称备用模式)。 输入电压反极性保护功能用来防止当输入电压极性接反时损坏LDO。 故障标记输出功能,当输出电压(或输入电压)低于规定阈值电压时,LDO能输出故障标记信号,微处理器在接收到此信号后,可及时完成数据存储等项工作。 瞬变电压保护功能,将LDO用于汽车电子设备时,需要对负载的瞬态变化(如突然卸载)进行保护,一旦输出端出现瞬变电压,立即将输出关断,等瞬变电压过去之后,又迅速恢复正常工作。 跟踪能力某些多路输出式LDO需要具有跟踪能力,其中一路或几路辅助输出电压能自动跟踪主输出电压的变化,并及时调整自己的输出电压值,以减小各路输出之间的相对变化量。 排序,所谓排序,就是在多个稳压电源构成的电源系统中,使每个稳压电源的输出都能按照规定的顺序接通或关断。

七、选取原则

电压类型:确定电路需要的电压类型是正电压还是负电压。正电压的器件较多,负电压的器件可以考虑LM2991(较多大公司使用)。 输入电压:稳压器输入端可以输入的电压范围(注意输入电压需要降额80%考虑)。 输出电压:稳压器输出端的输出电压值,不要选有ADJ功能的,这样节省器件,降低干扰。 输出电流:稳压器输出端的最大输出电流值(至少留25%裕量)。 压差:确定压差是否合适,一定要查看规格书上,对应最大电流的最小压差要求。 封装:单板PCB、结构尺寸和生产线对封装形式的要求。 线性调整率:稳压器输入变化对输出的影响,即在负载一定的情况下,输出电压变化量和输入电压变化量之比。线性调整率越小越好。 负载调整率:是指在给定负载变化下的输出电压的变化,这里的负载变化通常是从无负载到满负载。负载调整率越小越好。 电源纹波抑制比(PSRR):表示稳压器抑制由输入电压造成的输出电压波动的能力。线性调整率只有在直流电时才需要考虑,但是电源抑制比必须在宽频率范围上考虑。PSRR是一个用来描述输出信号受电源影响的参量,PSRR越大,输出信号受到电源的影响越小。如果用在低噪声场合,一定要选择高PSRR(80dB以上)的LDO,建议在80dB以上。 瞬态响应:表示负载电流突变时引起的输出电压的最大变化,它是输出电容及其等效串联电阻和旁路电容的函数。其中输出电容的作用是提高负载瞬态响应的能力,也起到了高频旁路的作用。 静态电流(Iq):又叫接地电流,是通路元件的偏流和驱动电流的组合,通常保持尽可能低的水平。静态电流越大,稳压器的效率越低。如果是电池供电,对续航要求很高,一定要选择Iq低的LDO。 最大耗散功率:为了确保LDO节点温度不至于过高而损坏,LDO都必须计算最大耗散功率。LDO的实际耗散功耗要小于最大耗散功率,否则可能损坏LDO芯片。 输出电容以及ESR值:如果器件对输出电容以及ESR有特殊要求,考虑公司现有器件是否满足要求(几乎每一家的LDO,CIN和COUT都要求1uF以上,ESR越低越好,最好小于100mΩ,但也不能太小,低于几个mΩ也可能使LDO工作不稳定)。

• 由 Leung 写于 2021 年 10 月 28 日

• 参考:电源系列1:LDO 基本 原理(一)     挑选线性稳压器 (LDO)     电源系统优化设计,低压差稳压器(LDO)如何选型?     彻底弄明白LDO     LDO选型参考(原理、参数)     LDO和DC-DC有什么不同?     这篇文章把DC-DC和LDO的原理和区别,抓透了!

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随着半导体技术的发展,LDO电路的结构逐渐变得复杂。1970年代初,出现了第一款基于MOSFET管的LDO电路,这种电路具有更高的效率和更小的体积。1980年代,随着CMOS工艺的发展,LDO电路的性能和可靠性得到了大幅提升。

20世纪90年代初,LDO电路开始被广泛应用于各种电子设备中,例如计算机、通信、消费电子等。同时,LDO电路的功率范围也逐渐扩大,从最初的几百毫瓦到现在的数十瓦。随着移动通信技术的迅速发展,LDO电路的功耗需求也越来越高。

近年来,随着低功耗电子设备的快速普及,LDO电路也得到了广泛的应用。同时,为了满足市场的需求,各种新型LDO电路不断涌现,例如低噪声LDO、低漂移LDO、高精度LDO等。这些LDO电路在保证稳压性能的同时,还具有更高的效率、更小的体积和更低的成本。

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STM32CubeMX学习笔记(8)——ADC接口使用

假微笑:

你5.1参数配置,第三幅图,配置的是通道10

STM32F103学习笔记(11)——压力传感器GZP6859D使用

qq_51407635:

原理图呢,芯片哪里有I2C接口?

这个原理图不完整

STM32CubeMX学习笔记(51)——读写内部Flash

feifeiccode:

我的也没有显示,可以直接以主文件名进行全局搜索,就可以找到map后缀的文件(推荐使用Everything全局搜索软件很好用)

STM32CubeMX学习笔记(7)——DMA接口使用

Leung_ManWah:

dma buffer数组用的大小就是BUFFER_SIZE,BUFFER_SIZE减去未接收个数得出来的数不就是已接收个数?

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一文搞懂LDO基础知识 - 知乎

一文搞懂LDO基础知识 - 知乎切换模式写文章登录/注册一文搞懂LDO基础知识软磨硬泡同名微信公众号:软磨硬泡

——分享硬件开发学习笔记三炮儿每周二早七点分享/更新一篇硬件开发学习笔记学习分享以助能力增长♥经验交流以期跻身一流目录1. LDO是什么?2. LDO工作原理—以PMOS型为例3. LDO的主要参数4. LDO选型设计5. PCB Layout设计 6. LDO的特点✍LDO作为电子产品中使用最多的电源芯片之一,它具有低压差、纹波噪声小等特点。1. LDO是什么?无论是上拉还是下拉电阻,本质都是电子元器件中的一个常用器件:电阻;LDO是低压差线性稳压器“Low Dropout Regulator”的英文缩写;顾名思义,三炮儿是这样理解的,低压差:输入电压与输出电压的差值低;线性:指的是MOS基本工作在线性区,即可变电阻区;稳压:当输入电压VIN在正常范围内时,输出电压VOUT都稳定在一个我们需要的固定电压值;举个栗子,输入电压VIN为1.6~5.5V,输出电压VOUT始终保持在1.2V。LDO Typical Applications从上图可以看出,LDO的使用方式简单,只需在外围加几颗电容;但它能构建低噪声电源为敏感电路供电。LDO的外围电路应简单,与其构造原理密不可分。2. LDO工作原理—以PMOS型为例从拓扑图可以看出LDO内部主要由几个部件构成:基准参考电压源、误差放大器、分压取样电阻(构成反馈网络),以及调整元件;其核心是调整元件(MOSFET/晶体管)和误差放大器。输出电压的计算公式为VOUT = VREF×(1+R0/R1)乍一看公式,输出电压的大小与输入电压的大小无关,但其实并不是无关的,需要满足一定的压差和耐压。前面说了,LDO的作用更是稳定一个固定电压值输出,若负载导致输出电压变化,LDO是怎样将输出电压稳定在固定值的呢?LDO的反馈调整稳压过程请参考下图当输出电压VOUT因负载功耗变化而减小,分压取样电阻R1所分配的电压VR1减小,即误差放大器正相端电压V+减小,V+与基准参考电压VREF的差值减小,误差放大器的输出也随之减小,使G极电压VG减小,G极与S极的电压差VGS也减小,即压差绝对值|VGS|增大,电流Isd增大,VOUT随之增加;以上是一次反馈调整过程,经过不停调整使VOUT稳定在设定值。VOUT↓ ->VR1↓ ->V+↓ ->VG↓ -> |VGS| ↑ ->Isd↑ ->VOUT ↑有些LDO的工作状态是被设计在恒流区的仍以PMOS为例说明,请参考下图如果VOUT 减小,根据基尔霍夫电压定律,在整个回路中,VIN -VOUT =VSD,即 VIN -VOUT = -VDS,当VOUT 减小时,则 (-VDS)随之增大,工作点由A点移向B点,当VOUT 减小的同时,VR1随之减小,即V+减小;V+与基准参考电压VREF的差值减小,误差放大器的输出也随之减小,使G极电压VG减小,G极与S极的电压差VGS也减小,工作点由B点移向C点,即ID 增大(Isd增大),Vout 增大。除了PMOS型架构LDO,还有NMOS型,NPN型晶体管、PNP晶体管型。3. LDO的主要参数3.1 压降Vdrop压降电压 Vdrop是指为实现正常稳压,输入电压 VIN必须高出所需输出电压 VOUT 的最小压差,其最小压差是由其架构和工艺决定的,现在的的 LDO 一般采用 CMOS 工艺,压降大大降低,通常为数百毫伏。3.2 输入电压VIN通常指 LDO 正常工作的输入电压范围, 其范围在LDO 正常工作的最低输入电压和最大能承受的电压之间。3.3 输出电压VOUT固定输出电压型的LDO,一般把反馈环路(分压取样电阻)内置,常见的输出电压值有 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 等;此外也有输出电压可调型的LDO,一般通过外部反馈电阻,将输出电压调整到期望值3.4 输出电流 IOUTLDO 正常工作是的最大输出电流3.5 线性调整率LDO输入变化对输出的影响,即在负载一定的情况下,输出电压变化量和输入电压变化量之比。线性调整率越小越好。计算公式如下:3.6 负载调整率一般指在给定负载变化下的输出电压的变化,这里的负载变化通常是从无负载到满负载。负载调整率越小越好。计算公式如下:3.7 瞬态响应表示负载电流突变时引起的输出电压的最大变化,它是输出电容及其等效串联电阻和旁路电容的函数;其中输出电容的作用是提高负载瞬态响应的能力,也起到了高频旁路的作用。3.8 PSRR-电源抑制比PSRR 是一个尤为重要的技术参数,在许多 LDO 规格书中都会列出。它表征了特定频率的干扰信号从 LDO 输入衰减到输出的程度,线性调整率只有在直流电时才需要考虑,但是电源抑制比必须在宽频率范围上考虑,PSRR是一个用来描述输出信号受电源影响的参量,PSRR越大,输出信号受到电源的影响越小。3.9 噪声理想的 LDO 能生成没有交流元件的电压轨。实际应用时,LDO 本身也会向其他电子元器件一样产生噪声。3.10 输出电压VOUT静态电流静态电流 IQ 是系统处于待机模式且在轻载或空载条件下所消耗的电流。此电流很小,但在对于大部分时间都处于待机或关机模式的应用,如智能手表等,静态电流将产生重大影响。3.11 工作温度工作温度指LDO的正常工作温度范围3.12 热参数结到环境空气热阻 (RθJA)是LDO 选型时需要考虑的最重要特性之一,热阻与封装大小有关,需结合压降、负载情况选择相应的封装工作环境温度+压降×输出电流×RθJA 不能超过产品或LDO的工作环境温度,一般还需要一定程度的降额。3.12 过流保护在有些应用场景需要限流保护,因此部分LDO有过流保护功能,一旦超过电流限制,输出电压不再进行调节。4. LDO选型设计选型时,首先要先明确自己的需求,还要进一步看清规格书中,某一良好指标所对应的其他参数要求,不然容易给自己挖坑。4.1 满足输入输出电压(最小压降)、输出电流外;4.2 还应根据具体使用场景着重考虑噪声、PSRR、温升等参数是否满足性能和降额要求;例如PLL锁相环,ADC、CMOS图像传感器等器件对噪声和PSRR的要求很高,有的图像传感器应用中,要求其供电LDO在800kHz频率点处的PSRR >45。关于PSRR:需要注意的是,有些LDO的PSRR乍一看很高,但针对的是低频场景,要看曲线图中需要考虑的频率点的PSRR,举一反三,其他参数可能也是如此。4.3 输入电容输入电容能不仅对调整器的输入进行滤波,还能抵消输入线较长时产生的寄生电感效应,防止电路产生自激振荡。一般,输入端采用2个以上电容并联设计,用来滤波、消除振荡作用。温度对电容特性的影响不可忽略,一般电容需要进行70%的降额,钽电容降额一般在50%。4.4 输出电容LDO的性能指标受输出电容的影响,其中,容值、ESR对电路频率响应的影响最为主要,输出电容及其ESR选择不当,容易引起电路的自激振荡;在电容选型时,要考虑温度对容值、ESR的影响,以保证在整个温度范围内电路都是稳定的。此外,LDO控制环路的带宽有限,可利用输出电容提供快速瞬变所需的大部分负载电流。1uF电容产生约90mV的负载瞬变10uF电容将负载瞬变降低至约80mV22uF电容将负载瞬变降低至约60mV在PCB单板面积允许的情况下,增加输入输出端的电容,以改善LDO PSRR、纹波等性能4.5 供应链关系考察供应商资质,主要涉及到价格、供货可持续性,以及物料可替代性等影响器件品控、成本和可持续交付的因素。5. PCB Layout 设计输入输出电容靠近相应管脚摆放;输入输出走线尽可能宽、可铺铜,尽可能短;输出电压可调LDO的外部反馈电阻靠反馈管脚放置;大的GND焊盘须打过孔以便散热, 背面须开阻焊窗;输入输出的GND尽量汇接在一起单点接地,保持完整的回流6. LDO的特点6.1 外围电路简单,价格便宜相比DCDC转换器的应用需要电感、电容、电阻、二极管等外围器件,且布局也有讲究,LDO的应用设计简单,除了输入、输出端加上滤波电容,或者输出端增加并联电阻做假负载外,不需要其他外围器件;LDO芯片价格一般相对便宜,且外围电路简单,成本低。6.2 噪声低、纹波小其原理为线性调节不会产生开关噪声,噪声小、输出电压纹波小。6.3 效率较低LDO应用中要注意输入电压与输出电压差不能太大,否则效率会非常低,温升也增加大。LDO效率可通过η= Vout/Vin ×100%,比如,输入电压Vin为12V,输出电压Vout为3.3V,计算得出效率η=27.5%,效率很低。在LDO应用时时,尽量减小输入输出电压差,注意效率和温升。以上为三炮儿关于LDO的一些认识和理解,不足之处,请大牛不吝赐教,谢谢。END这里是软磨硬泡公众号,号主三炮儿的硬件开发学习笔记、经验分享学习分享以助能力增长,经验交流以期跻身一流编辑于 2023-11-27 22:22・IP 属地江苏硬件工程师​赞同 22​​添加评论​分享​喜欢​收藏​申请

电源系列1:LDO原理介绍(一) - 知乎

电源系列1:LDO原理介绍(一) - 知乎首发于电源系列篇切换模式写文章登录/注册电源系列1:LDO原理介绍(一)工程师看海​小米科技 硬件工程师1. 前言目前市场上无论什么电子产品,只要涉及到电就必须用到电源,电源的分类有很多种,比如开关电源、逆变电源、交流电源等等。在移动端消费类电子产品中,常用的有DCDC电源和LDO电源两种,DCDC的优点是效率高,但是噪声大;LDO正相反,它是效率低,噪声小。"LDO仿真文件" 已更新到公众号后台这两种电源具体在什么场景下使用不能一概而论,通常而言,对于噪声不太敏感的数字电路多可以优先考虑DCDC,而对于模拟电路,由于对噪声比较敏感,可以优先考虑LDO。目前由于技术的进步,DCDC的噪声已经可以减小很多了,但是相比于LDO还是稍逊一筹,今天我们来讨论下LDO的基本工作原理,仿真一个简单的LDO模型,介绍一下LDO使用过程中的相关注意事项。2. LDO分类常见的LDO是由P管构成的,由于LDO效率比较低,因此一般不会走大电流。针对某些大电流低压差需求的场合,NMOS LDO应运而生。下图是PMOS和NMOS LDO的系统框图对比。我们暂且忽略系统的传递函数,把目光集中到LDO调节稳定的工作过程,下面我们就着重来介绍下PMOS LDO的基本工作原理。NMOS LDO原理请见下面链接3. PMOS LDO基本原理下面是一个PMOS LDO最基本结构框图。我们可以看到LDO主要由PMOS、运放、反馈电阻和基准参考电压构成。LDO主要工作流程是将输出电压通过分压电阻分压,Va和基准参考电压做比较,通过运放输出Vg来调节输出,反馈回路已用红色轨迹标识出,具体原理分两个方面详细介绍。A.反馈回路当Vout由于负载变化或其他原因电压下降时,两个串联分压电阻两端的电压也会下降,进而A点电压下降,A点的电位和Vref电位相比较,误差放大器会减小它的输出,使得G电位下降,Vs电压不变,进而使得|Vgs|的压差增加(我们用Vgs和Vds的绝对值描述PMOS更直观),输出电流Isd会增加,输出电流Isd增加就会使得Vout上升,完成一次反馈控制,使得Vout又回到正常电位,。总结过程如下:Vout↓——>Va↓——>Vg↓——Iout↑——>Vout↑ B. PMOS驱动的反馈上面的描述中有两个地方格外介绍下,其一是,当A小于Vref时,G点的电位就会减小,通俗点理解,运算放大器总是倾向于使得+-输入端的电压相等,因此,当A小于Vref时,运放就会减小输出,以后我会用最浅显的语言专门介绍运放“虚短虚断”概念的由来和应用。另一点是,G电位下降后为什么Iout就上升呢?这就涉及到PMOS工作状态,下图是PMOS的输出特性曲线,或者叫做伏安特性曲线,是PMOS本身的一个特性,根据G、D、S电压不同,MOS会工作在不同的区域,即可变电阻区,饱和区(恒流区),截至区。LDO中的MOS是工作在恒流区的。顺着下图绿色箭头指示方向|Vgs|逐渐上升,|Id|跟着|Vgs|上升而上升,而这段区域内不管Vds怎么变换Id基本不变,换句话说,恒流区内,Id只受Vgs控制,因此基于MOS的放大器有时也被叫做跨导放大器。这就是PMOS LDO工作原理的核心部分。为方便描述,我们将两个图片放到一起讲。继续上文:若Vout异常降低,Vin不变,则Vout-Vin=Vd-Vs=Vds,|Vds|上升(Vds<0),在输出特性曲线中体现为,由状态工作点C转移到D。紧接着反馈回路开始发挥作用,由于Vout下降,则Va降低,运放会使得Vg下降,Vg-Vs=Vg-Vin=Vgs,|Vgs|也上升(Vgs<0),在|Vgs|驱动下Iout会慢慢上升,在输出特性曲线恒流区内体现为MOS从状态工作点D向状态工作点E,当Iout=Id随着Vgs上升时,Vds慢慢减小,最终Vout又上升回来,完成了一次完整的反馈控制。4. LDO模型简单仿真仿真文件已上传公众号下图是使用multisim仿真的电路,LDO为5V转3.3V,当输出变化时,会通过A点反馈至MOS的G极,进而调节输出。下图是LDO输出的电压和电流波形,红色是电压,绿色是电流。下一节我们讨论NMOS LDO基本工作原理以及LDO其他参数的意义,欢迎关注我的公众号:工程师看海相关阅读:华为海思软硬件开发资料编辑于 2023-03-08 23:29・IP 属地天津模拟电路数字电路电源​赞同 234​​27 条评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录电源系列篇解读基本电源架构,深入挖掘电源完整

何为LDO(low dropout regulator) - 知乎

何为LDO(low dropout regulator) - 知乎首发于电子和AI切换模式写文章登录/注册何为LDO(low dropout regulator)EE林也是E_林;关注AI,硬件,新媒体笔者E林 转至我的公众号 一、前言在一个电路板中,我们会用到各式各样的电压,一般我们获取这些电压的途径无非3点,一个从外部引入,做滤波隔离处理;另一个则是电路板内部转换,内部转换无非就是 用电源芯片管理芯片来转换所需要的电压。 一般我们使用的电源管理芯片无非就是LDO和DC-DC 今天我们来聊聊的是LDO。LDO=low dropout regulator,低压差+线性+稳压器。 “低压差”:输出压降比较低,例如输入3.3V,输出可以达到3.2V。 “线性”:LDO内部的MOS管工作于线性电阻。 “稳压器”说明了LDO的用途是用来给电源稳压。由于一般的LDO封装都比DC-DC小的多,并且成本也低得多,因此在很多产所中,我们会使用到LDO来转换我们所需要的电压,当然在选择使用LDO的前提下,是需要满足对噪声的反应和耗电等基本要求的。一片spx1117m3-3.3只需要5毛钱左右,而一片TPS5430则需要5块钱,可见LDO的成本是低的很多的。由上图可以看出,LDO的使用和型号特点; 一般的LDO芯片均为一个输入、一个输出、一个使能、一个地,而不像DC-DC电源芯片一样,还需要通过外设的电阻来得到输出电压。 型号命名特点,则是芯片型号中,就自带有了输出电压,因此在选型的时候,方便了不少。以上两点也是你们以后区别电源芯片是DC-DC还是LDO的重要依据。这段比较晦涩,但是却是选型LDO的重要点:你们选择地看吧在大多数应用中,LDO 主要用于将灵敏的负载与有噪声的电源相隔离。与开关稳压器不同,线性稳压器会在通路晶体管或MOSFET(用来调节和保持输出电压来达到所需的精度)中造成功率耗散。因此,就效率而言,LDO 的功率耗散会是一个显著劣势,并可能导致热问题。所以, 设计工程师需要通过尽可能降低 LDO 功率耗散,来提升系统效率和避免热复杂性,这一点很重要。二、从LDO芯片内部结构来分析上图中看出了LDO芯片,内部为一个P-MOS+一个运放+2个电阻 因此LDO核心架构:P-MOS+运放,通过芯片内部已经设置好的电阻来达到调节P-MOS的输出,而得到该芯片的输出电压。LDO工作原理就一句话:通过运放调节P-MOS的输出。三、几个重要参数一般来说,看到这里,你基本可以算是入门了,普通的选型工作也足够应付。下面来聊聊一些LDO的参数,有助于根基的稳固。压差 压差(VDROPOUT)是指输入电压进一步下降而造成 LDO 不再能进行调节时的输入至输出电压差。裕量电压 裕量电压是指 LDO 满足其规格所需的输入至输出电压差。 效率LDO 的效率由接地电流和输入/输出电压确定: 若需获得较高的效率,必须最大程度地降低裕量电压和接地电流。 此外,还必须最大程度地缩小输入和输出之间的电压差。输入至 输出电压差是确定效率的内在因素,与负载条件无关。例如,采用 5 V 电源供电时,3.3 V LDO 的效率从不会超过 66%,但当输入电压降至 3.6 V 时,其效率将增加到最高 91.7%。LDO 的功耗 为(VIN – VOUT) × IOUT。如果你觉得得笔者的文章对你有帮助,赏个鸡腿吃吃欢迎关注我的公众号http://weixin.qq.com/r/Fi-QyEzEgBH-rQir93oE (二维码自动识别)资源下载: 在公众号后台回复:下载|郭天祥十天学会FPGA(cpld)视频下载|Cadence17.0下载|于博士Cadence视频教学下载|Altium Designer(AD)合集下载|FPGAs For Dummies下载|《爱上制作:75个最棒的制作项目》下载|Verilog数字系统设计教程(第2版)下载|《电路》下载|小米发布会PPT编辑于 2018-07-06 09:11电源硬件工程师​赞同 222​​21 条评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录电子和AI聊一些电子和最新科

工程师常用的 LDO 稳压器的工作原理是什么? - 知乎

工程师常用的 LDO 稳压器的工作原理是什么? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答​切换模式登录/注册无线电MCU稳压器工程师常用的 LDO 稳压器的工作原理是什么?关注者2被浏览466关注问题​写回答​邀请回答​好问题​添加评论​分享​2 个回答默认排序IC-军工CaryIC电子元器件供应链​ 关注描述LT®1763 系列是微功率、低噪声、低压差稳压器。这些器件能够提供 500mA 的输出电流和一个 300mV 的压差电压。该系列专为在电池供电型系统中使用而设计,30μA 的低静态电流使其成为一种理想的选择。静态电流处于良好受控状态;与采用其他许多稳压器不同,这系列在降压时的静态电流并不上升。LT1763 稳压器的一个重要特点是具有低输出噪声。在增设一个外部 0.01μF 旁路电容器的情况下,输出噪声将降至 20μVRMS (在一个 10Hz 至 100kHz 的带宽之内)。LT1763 稳压器可在采用低至 3.3μF 的输出电容器时实现稳定。可以采用小的陶瓷电容器,而不像其他稳压器那样必需使用串联电阻。内部保护电路包括反向电池保护、电流限制、热限制和反向电流保护。这些器件可提供1.5V、1.8V、2.5V、3V、3.3V 和 5V 的固定输出电压,并可用作一款具一个 1.22V 基准电压的可调型器件。LT1763 稳压器采用 8 引脚 SO 和 12 引脚扁平 (4mm x 3mm x 0.75mm) DFN 封装。 Applications 蜂窝电话 电池供电型系统 对噪声敏感的仪表系统特性• 低噪声:20μVRMS (10Hz 至 100kHz)• 输出电流:500mA• 低静态电流:30μA• 宽输入电压范围:1.8V 至 20V• 低压差电压:300mV• 非常低的停机电流:< 1μA• 无需保护二极管• 固定输出电压:1.5V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、5V• 可调输出范围:1.22V 至 20V• 可在采用 3.3μF 输出电容器时实现稳定• 可在采用铝电容器、钽电容器或陶瓷电容器时实现稳定• 反向电池保护功能• 无反向电流• 过流和过热保护功能• 8 引脚 SO 和 12 引脚 (4mm x 3mm) DFN 封装应用• 蜂窝电话• 电池供电型系统• 对噪声敏感的仪表系统相关型号器件:LT1763MPDE-1.8#PBFLT1763IS8-5#PBFLT1763IS8-3#PBFLT1763IS8-2.5#PBFLT1763IS8-1.8#PBFLT1763IS8-1.5#PBFLT1763IS8#PBFLT1763IDE-5#PBFLT1763IDE-3.3#PBFLT1763IDE-2.5#PBFLT1763IDE-1.8#PBFLT1763IDE-1.5#PBFLT1763IDE#PBFLT1763CS8-5#TRPBFLT1763CS8-3.3#TRPBFLT1763CS8-3.3#PBFLT1763CS8-3#PBFLT1763CS8-2.5#PBFLT1763CS8-1.5#PBFLT1763CS8#TRPBFLT1763CDE-5#PBFLT1763CDE-3.3#PBFLT1763CDE-3#PBFLT1763CDE-2.5#PBFLT1763CDE-1.8#PBFLT1763CDE-1.5#PBFLT1763CDE#PBFLT1762EMS8-5#PBFLT1762EMS8-3.3#PBFLT1762EMS8-3#PBFLT1762EMS8-2.5#PBFLT1762EMS8#PBFLT1761MPS5-5#TRMPBFLT1761MPS5-3.3#TRMPBFLT1761IS5-SD#TRMPBFLT1761IS5-BYP#TRMPBFLT1761IS5-5#TRMPBFLT1761IS5-3.3#TRMPBFLT1761IS5-3#TRMPBFLT1761IS5-2.8#TRMPBF发布于 2024-01-04 10:54​赞同​​添加评论​分享​收藏​喜欢收起​图说硬件​ 关注欢迎关注我的公众号,每周电路与硬件知识分享↓前言LDO是大家最常见的电源芯片了吧,虽然存在效率不高的缺点,但相对于开关电源纹波更小、电路规模通常也更小,适用于低压差、小功率的应用场合。在大多数场合我们都是用1117、7805这种IC来制作我们的电源。那我们可否在满足要求的情况下,使用分立元件来实现更低成本的LDO呢今天针对不同的应用场景,介绍1.低成本、2.输出电压可调、3.精确输出 的三种使用分立元件搭建的LDO。原理不难,但若使电路可用,需认真设定每个元件的参数,Let’s do it仿真软件版本文章中的实验通过Multisim软件进行仿真,有需要的同学自取↓附上multisim 14.0 网盘链接,内附PJ方法https://pan.baidu.com/s/15NvcyeKIgk-COlvoDIfz0A提取码: dsmf使用三种电路分别实现:1、相对于LDO芯片实现更低成本; 2、输出电压可调;3、随着负载加大依然可以保证精确输出。LDO电路基本原理在介绍电路之前,需要先说明一下LDO电路工作的基本原理↓电路三极管的CE承受不需要的电压,也就是Vin-Vout,将这些多余的能量以热能的形式挥发出去(在使用LDO电路时保证封装符合散热要求)。利用稳压管,在三极管B与GND之间形成稳定电压,由三极管BE约0.6V的压降后形成输出电压。如何实现稳压?当负载存在波动,Vout过高,则Ube减小,三极管Uce增大,Vout减小;Vout过低,Ube增大,则三极管Uce减少,Vout增高;如此实现稳压的目的。LDO的基本原理我们知道后,下面介绍三种分立元件搭建的LDO电路!在文章的最后我会说明各个元器件的作用与取值。1.低成本的LDO电路先贴出电路图和结果↓下图中 蓝色为输入15V(加入1V/50HZ 输入干扰),黄色为输出为12V。通过实验我们可以看到输入的纹波经过LDO电路后被削弱了很多,这也就是LDO电路的优势!下面我们就来对比一下使用LDO芯片和分立元件所搭建的电路的成本↓输出端滤波电容C3、C2由于无论是L7805还是分立元件搭建,都要有,所以不在成本比较的范围内,L7805一枚的成本市场价在0.5-1元。使用分立元件搭建的LDO约0.22元,为更低成本的选择。2.输出电压可调的LDO电路在上文所介绍的低成本LDO电路可以满足固定输出电压条件下的应用需求,但是若我们要求输出电压可调的LDO又应该怎么实现呢?电路图如下↓↑图中的电路即为输出电压可调的LDO电路,将稳压管替代为普通二极管IN4007(其他的普通二极管也可以),并增加了三级管Q2、电阻R3、R4用于输出电压的调节。输出电压的计算与调节原理:输出电压通过R3、R4分压后,R4的对地电压等于三极管Q2基极的对地电压。 我们近似的认为Q2 BE的导通电压和D2的导通电压均为0.6V,那么R4的对地电压就固定为1.2V。=> Vout*R4/(R4+R3)=1.2V => Vout=1.2V *(1+R3/R4)下面再来看看什么决定了R3、R4的数量级。若输出Vout = 6V ,则Q1的基极电压Vq1b = 6.6V,则电阻R2流过的电流为(12-6.6)/ 1K = 5.4mA。当输出电流Iout=100mA时,Q1的基极电流Iqb1 = 2mA,则由节点电流法可知Q2的C级以及E级电流为3.4mA,那么Q2基极电流应该为170uA左右,则反馈电阻R3、R4流过的电流应远远大于170uA,所以1-2mA比较合适。则R4取值为1K。若要输出6V那么通过Vout=1.2V *(1+R3/R4)计算得知R3为4K,通过输出结果校正后当R4=1K、R3=3.65K时输出为6V,当需要调整输出端电压时通过调整R3即可。3.精确输出的LDO电路之前所介绍的1.低成本的LDO电路、2.输出电压可调的LDO电路都存在一个问题,那就是在负载增大时输出电压会出现下降,如下图所示↓标准负载↓负载增大↓负载再增大↓通过不断增加负载我们可以看到输出电压分别为6.04V、6.00V、5.88V,出现了一定的偏差,我们来分析一下原因↓当负载加大时LDO产生输出误差的原因当负载增大时,由于输出电流增大,那么三极管Q1的基极电流便会增大,则保证稳压的稳压管或者普通二极管流过的电流减小,流过不同的电流值就会导致稳压管级二极管两端的压降不同,由于参考电压产生了变化,输出产生误差则是必然!我们来看一下稳压管和普通二极管的工作曲线↓①稳压管工作曲线当流过稳压管的电流Iz变化时,稳压电压Uz会略微变化,这就会产生输出误差。②普通二极管工作曲线当流过二级管的正向电流变化时,正向导通电压U会变化,这也会产生输出误差。下面将介绍的精确输出的LDO电路为了解决负载加大时的输出误差。使用运算放大器(射级跟随器)来作为参考源,使用运算放大器产生的参考电压误差会大大减小,精确的参考电压就保证了精确的输出电压。我们先来看下效果↓在仿真中,负载变化,但是输出电压精准的保持在6V,相比于之前的LDO精度提高了很多。在仿真中如此,在实际的应用中也如此,使用此中的LDO输出精度会取得相当大的改善!实际搭建电路时要注意的器件参数①首先是三极管的确定 由于我们要求的输出电流是50mA,为留有余量,IC>=100mA;Uce max >= 15V。满足这一要求的NPN三极管有很多,我们选用multisim库中的2N2712。功率为P= 6*0.03 = 0.18W,SOT23封装的功率为如下:为保险起见,我们可以在实际制作时使用TO92封装三极管。三极管的其他参数也贴出来,符合本电路的应用要求↓=②稳压管的确定以本文第一个电路为例若我们要实现12V的输出,加上三极管BE电压0.6V,要求稳压管12.6V。但是没有12.6V的稳压管,那我们选13V的稳压管 1N4468。1N4468的参数如下↓我们重点看IZK,也就是最小稳压电流,这里是1mA,只有在IZ大于1mA时 稳压二极管才能稳压,我们为保险起见,取2mA。 =>那么原理图中的R1 = (15-13)/0.002 = 1K;=>稳压二极管的功耗 = 0.002*13 = 0.026W;=>电阻的功耗 = (0.002+ib)*2。ib 约为 ic/80,也就是0.6mA左右。=>则 电阻功耗= (0.003)*2 = 0.006W;功耗很小,稳压二极管的功耗和电阻封装都满足功耗要求。③滤波电容的取值遵循公式↓I 是放电电流, V 为纹波,f为频率(开关频率及负载工作频率)这里的计算只是参考,实际搭电路的时候可以根据实际情况自行调整。④去耦电容的取值去耦电容C2一般取值为滤波电容的1/5-1/10,可根据实际效果进行调整。结束今天简要介绍了LDO的工作原理和三种使用分立器件搭建LDO的电路,我的公众号还有很多类似的文章,如果大家觉得还可以的话,可以关注,每周更新。如果有任何问题,希望大家在评论区批评指正!谢谢!发布于 2023-01-14 22:10​赞同​​添加评论​分享​收藏​喜欢收起​​

低压差(LDO)稳压器基础知识 | 东芝半导体&存储产品中国官网

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低压差(LDO)稳压器基础知识

低压差(LDO)稳压器基础知识

在此电子学习课程中,您将学习LDO稳压器的工作原理和功能等基础知识。

在此电子学习课程中,您将学习LDO稳压器的工作原理和功能等基础知识。

视频、PDF和网页为您提供了相同的学习内容,您可以选择其中一种方式。

包括:

第Ⅰ章:低压差(LDO)稳压器介绍

稳压器IC类型

线性稳压器和开关稳压器的优缺点

什么是LDO稳压器?

电子系统LDO稳压器的要求

什么是线性稳压器?

线性稳压器和开关稳压器功能

串联稳压器工作原理

串联稳压器电路配置

三端稳压器与LDO稳压器的区别

第Ⅱ章:LDO的便捷功能

LDO稳压器实用功能

LDO稳压器过流保护操作

LDO稳压器热关断(TSD)操作

LDO稳压器浪涌电流抑制功能

LDO稳压器自动放电功能

LDO稳压器欠压锁定(UVLO)功能

第Ⅲ章:LDO稳压器数据表使用的术语表

LDO稳压器数据表使用的术语表

第Ⅳ章:LDO效率和功率损耗计算

LDO稳压器效率

LDO稳压器功耗和结温计算

第Ⅴ章:使用的注意事项

LDO稳压器的使用注意事项

请点击下方观看视频

请点击下方下载并查看PDF资料

下载"低压差(LDO)稳压器基础知识"

(PDF:852KB) 

请点击下方查看相关网页

第Ⅰ章:低压差(LDO)稳压器介绍

1-1.稳压器IC类型

详细信息

1-2.线性稳压器和开关稳压器的优缺点

详细信息

1-3.什么是LDO稳压器?

详细信息

1-4.电子系统LDO稳压器的要求

详细信息

1-5.什么是线性稳压器?

详细信息

1-6.线性稳压器和开关稳压器功能

详细信息

1-7.串联稳压器工作原理

详细信息

1-8.串联稳压器电路配置

详细信息

1-9.三端稳压器与LDO稳压器的区别

详细信息

第Ⅱ章:LDO的便捷功能

2-1.LDO稳压器实用功能

详细信息

2-2.LDO稳压器过流保护操作

详细信息

2-3.LDO稳压器热关断(TSD)操作

详细信息

2-4.LDO稳压器浪涌电流抑制功能

详细信息

2-5.LDO稳压器自动放电功能

详细信息

2-6.LDO稳压器欠压锁定(UVLO)功能

详细信息

第Ⅲ章:LDO稳压器数据表使用的术语表

3-1.LDO稳压器数据表使用的术语表

详细信息

第Ⅳ章:LDO效率和功率损耗计算

4-1.LDO稳压器效率

详细信息

4-2.LDO稳压器功耗和结温计算

详细信息

第Ⅴ章:使用的注意事项

5-1.LDO稳压器的使用注意事项

详细信息

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LDO开发完全手册-原理分析及应用总结 - 简书

发完全手册-原理分析及应用总结 - 简书登录注册写文章首页下载APP会员IT技术LDO开发完全手册-原理分析及应用总结启芯硬件关注赞赏支持LDO开发完全手册-原理分析及应用总结低压差线性电源(LDO)是什么?LDO是线性电源的一种,它的英文全称是Low Dropout Regulator,是指输入电压与输出电压之差很小,且输出电流很小的线性电源。           

            基本原理:LDO的工作原理基于一个控制回路,它监测输出电压并与参考电压进行比较。如果输出电压低于参考电压,控制回路会调整调节器件的工作状态,使其输出电压增加。相反,如果输出电压高于参考电压,调节器件会减少输出电压。这种反馈机制使得LDO能够维持稳定的输出电压。           具体案例:低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如下所示,该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

对此的理解:稳压管为运放反向端提供稳定的参考电压Uref, 输出端通过R2的分压提供运放同相端的电压。当输出电压过高时,同相端电压值大于反向端参考,输出为正值,因此三极管截止,Uout下降。当输出电压Uout过低时,同相端电压值小于反向端参考,输出为负值,因此三极管导通,Uout上升。因此,稳压电路就是通过这种机制不断调节输出电压,使其保持稳定。            取样电压加在比较器A的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压Uref相比较,两者的差值经放大器A放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。相反,若输出电压 Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。

            运放负端提供稳定的电压,运放正端通过输出电压由电阻网络分压得到。但输出电压高时,运放正端电压也高,比负端值大,运放输出为正,MOS管截止,OUT输出降低;当输出电压低时,运放正端电压也低,比负端值小,运放输出为负,MOS管导通,OUT输出升高。稳压芯片就是通过这种机制不断调整输出电压,使其稳定的。          最为经典的LDO芯片---LM1117的芯片内部结构图           

Die of the LM1117 low-dropout (LDO) linear voltage regulator LM1117的介绍800mA LOW DROPOUT VOLTAGE REGULATOR            1117的结构框图

参考电压源:LM1117内部集成了一个参考电压源,用于产生稳定的参考电压。这个参考电压源通常采用基准电压源和放大电路组成。            误差放大器:LM1117内部包含一个误差放大器,用于比较输入电压和参考电压,产生误差信号。误差放大器通常采用差分放大器的结构。            错误放大器驱动器:误差放大器的输出信号经过错误放大器驱动器进行放大,驱动电源输出级。            输出级:输出级由错误放大器驱动,负责调节输入电压,使其稳定在设定的输出电压。输出级通常由功率晶体管、电流限制电路和反馈电路组成。            LDO的优缺点分析:LDO的主要优点是其稳定性和低噪声性能。由于LDO使用线性调节器件,它可以提供精确的输出电压,通常具有较低的输出纹波和噪声。此外,LDO还具有快速的响应速度和较高的负载能力。             

            然而,LDO也存在一些限制。首先,由于LDO是通过线性调节器件进行电压降低,它的效率相对较低。其次,LDO对输入电压的差异较为敏感,因此输入电压必须在规定范围内。此外,LDO还需要一定的输入-输出差异电压,这可能导致较大的功耗。LDO总结:LDO是一种基于线性电源原理的低压差电源,它具有体积小、价格低、稳定、低噪声、低温漂、高精度等优点,适用于需要小功率、低噪声、低温漂的电子设备中。但是,它的响应速度较慢,压降较大,因此不太适用于需要大功率、快速响应的电子设备中。 ©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者 人面猴序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...沈念sama阅读 145,651评论 1赞 308死咒序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...沈念sama阅读 62,308评论 1赞 259救了他两次的神仙让他今天三更去死文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...开封第一讲书人阅读 96,650评论 0赞 214道士缉凶录:失踪的卖姜人 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...开封第一讲书人阅读 41,550评论 0赞 184港岛之恋(遗憾婚礼)正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...茶点故事阅读 49,419评论 1赞 262恶毒庶女顶嫁案:这布局不是一般人想出来的文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...开封第一讲书人阅读 39,065评论 1赞 180城市分裂传说那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...沈念sama阅读 30,649评论 2赞 277双鸳鸯连环套:你想象不到人心有多黑文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...开封第一讲书人阅读 29,417评论 0赞 172万荣杀人案实录序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...沈念sama阅读 32,788评论 0赞 216护林员之死正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...茶点故事阅读 29,505评论 2赞 220白月光启示录正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...茶点故事阅读 30,842评论 1赞 233活死人序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...沈念sama阅读 27,287评论 2赞 216日本核电站爆炸内幕正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...茶点故事阅读 31,789评论 3赞 214男人毒药:我在死后第九天来索命文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...开封第一讲书人阅读 25,692评论 0赞 9一桩弑父案,背后竟有这般阴谋文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...开封第一讲书人阅读 26,126评论 0赞 170情欲美人皮我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...沈念sama阅读 33,804评论 2赞 235代替公主和亲正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...茶点故事阅读 33,949评论 2赞 239推荐阅读更多精彩内容LDO开发完全手册-原理分析及应用总结低压差线性电源(LDO)是什么? LDO是线性电源的一种,它的英文全称是Low Dropout Regulator...启芯硬件阅读 65评论 0赞 0LDO基本原理详解原文来自公众号:硬件工程师看海 1. 前言 目前市场上无论什么电子产品,只要涉及到电就必须用到电源,电源的分类有很...工程师看海阅读 1,617评论 0赞 1关于AD转换设计的一些经验总结姓名:仝启龙 学号:17101223413 本文转自 单片机公众号 【嵌牛导读】 AD程序我们经常是模仿别人已有...軒轅龍阅读 7,263评论 0赞 1单片机外围电路设计攻略(终结版)! 不看哭一年!技巧一:采用齐纳二极管的低成本供电系统 这里详细说明了一个采用齐纳二极管的低成本稳压器方案。 可以用齐纳二极管和电...李简_0cb3阅读 313评论 0赞 0LD1117ASTR线性稳压器工作原理及特点LD1117ASTR线性稳压器工作原理及特点: 线性稳压器(Linear Regulator)使用在其线性区域内运...是这样啊_6d6a阅读 1,834评论 0赞 0评论0赞11赞2赞赞赏更

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LDO电路设计以及选型的几个重要参数

硬件一小白

已于 2023-11-06 23:15:29 修改

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于 2021-04-11 19:43:47 首次发布

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在硬件设备开发的过程中,相信很多工程师都会用到LDO。提及LDO,与之对应的即为DC-DC。其两者经常会进行对比。小白在去年暑假面试时,就有不少考题问过这两者的区别以及各自的优劣势。LDO相对来说还是很常用的,今天小白就来讲讲LDO。

LDO(Low-Dropout Linear Regulator)即低压差线性稳压器。作为硬件设计最重要的一个电路模块之一,很多人一定会用到过。不管是集成式芯片还是自己亲手搭建的模块,大家应该都要有所了解。

下面简单聊一聊LDO。

图为搭建的最简单的LDO电路图。 主要运用到了,误差放大器,NMOS管,电阻。

计算出其OUT值为3.6V,主要与参考电压VCC1以及R1,R2有关。所以这个LDO电路图主要是用作5V转3.6V。

此电路主要用到了MOS管的可变电阻的特性来保持输出端电压的稳定。当后级负载因为其他不稳定的因素导致OUT端电压下降时,此时,其分压给误差放大器的“-”级的电压变小,致使与正极的参考电压的压差变大,根据运放的Uo=A*(U±U-)可知输出电压变大。MOS管工作在可变电阻区,此时电阻变小,使得电路压差变小,以此保持输出稳定。

前面说了,输出电压主要与参考电压以及R1 R2相关。但也不是输入电压就可以任意值了。根据输出电压为3.6V即MOS管的S极电压为3.6V,以及MOS管的Uds的击穿电压,我们可以推算出其最大输入电压为多少。

芯片方面,较为集成。制造LDO芯片的厂家有很多例如TI,UTC,艾为,ETA等。其中小白用到过的LDO厂家有艾为和ETA。

不同厂家,不同型号的LDO,其内部结构不一样,在电路设计中往往会有差别。但究其原理还是和上述的分离式一样。不过是集成到芯片内部。

虽内部结构不同,但终究在研究时,其主要关注的参数还是那几个,下面小白来讲讲LDO的几个关键参数。(以艾为的AW37030D180DNR型号的LDO作为本次描述的案例)

1. 输入&输出电压及压降

在选型时,首先关注的即为LDO的输入&输出电压。往往参考手册上给的LDO的输入值往往是一个范围,输出是固定的数值。

其输入范围为1.9V-5V。但是其输出为1.8V。

关于压降Dropout,即正常工作时输入与输出的差值。 正常使用时需满足:Vin>Vout+Vout(dropout)

2. 电源抑制比

表示LDO对输入端上的噪声的抑制能力。在很多场合下,LDO是接在DC-DC电路的后面的,其主要目的就是为了抑制噪声。 PSRR=20lg[(Vin-Vripple)/( Vout-Vripple)] 高PSRR的LDO对输出纹波的抑制作用还是很明显的。 我们经常会在datesheet上看到类似这种曲线图。

100K到1MHz内的PSRR非常重要,这个是DCDC的噪声频率范围,LDO经常作为DCDC的下一级,要有能力滤除来自DCDC的大量噪声。

在ADC,DAC,Camera的AVDD供电上,我们要选择PSRR大于80dB(@100Hz)的LDO

3. 额定输出电流

即通过LDO的额定电流。在设计时,要尤为主要到这一点。同时在LDO的datesheet上,我们往往会看到电流电压曲线图

从图中我们可以看到 同一款LDO,在流经不同的电流下,其输出电压值也会有略微的变化。

4. LDO温度性能

很多电子元器件都有规定的工作的温度范围,LDO也是。不同的封装其温度性能也不一样。

从图中可以看到,其类似电流值一样,在不同的环境下,对LDO的输出有不同的影响。

5. 静态电流I Q

即外部负载电流为0时,LDO内部电路供电所需的电流。其中,静态电流会受到外部输入电压以及温度影响。如图所示。

6. 瞬态响应

在LDO应用中,输入电压和输出负载有时候会有剧烈的变化。LDO的输入端可能会因为供电设备的电压波动而造成LDO的输入端电压剧烈变化的情况。输出端可能会出现输出负载的切换,出现某部分负载启动或停止等情况。这些情况都会造成LDO输出电压产生波动。我们可以通过LDO的瞬态响应曲线来了解LDO在遇到输入电压或负载电流在剧烈变化时LDO输出电压的变化情况。具有良好瞬态响应的LDO,在输入电压或负载电流在剧烈变化时,LDO的输出电压波动幅度小,恢复时间快。

当负载电流发生急剧变化时,输出电压也是非常稳定的。

从图中,我们可以看出在输入端电压发生急剧变化时,LDO的输出几乎不受影响。

7. 功耗

因LDO输入与输出电流近乎相似,其效率往往可以等效为Vout/Vin(理论上为Po/Pi=Vo*Io/(Iout+IQ)*Vin)。这也就是为何大家经常说LDO效率小于DCDC的原因。

在选型设计时,尽量不要让输入输出压差过大。过大的压差,导致LDO效率低,损耗多,发热较为严重。 同时为考虑到发热问题,很多厂商会为LDO做专门的散热焊盘,该焊盘位于器件腹部,来提高散热能力。 散热焊盘通过多打地孔与PCB板的GND连接到一起,通过整体PCB的GND来实现散热。

8. 电路设计

LDO分为四个引脚,分别为输入输出,使能以及接地端。 IN端接电源输入端,其前端往往是DC-DC输出端或者其他供电端,同时输入端接一个大电容。 OUT端接负载。 CE端即使能端,LDO工作与否,可以观察使能端是否为高电平。 GND端接地。

在电路设计中,输入端会挂上一颗电容接地,其目的可以获得更好的瞬态响应,同时也起到滤波的作用。与此同时,输出电容端同样会挂载一颗UF级别的大电容,其可存储大量电荷,稳定输出电压,增加环路稳定性。对于电容的选择,datesheet上往往给了参考,我们设计时可以对给定的参考进行选择。

补充: 在上述的LDO中,内部选用PMOS的较多,NMOS较少。虽使用NMOS相对PMOS而言,其具备驱动电流能力强,所占面积小以及可拥有更好的PSRR的优点。但其在导通情况下需要满足Vg-Vs>Vth的条件,如果LDO输出电压即NMOS的源极较高或者驱动电流较大,那么Vg则需更大的电压才能满足MOS的导通。显然这一要求在上述的LDO中较难满足。

为此,除了上述传统的LDO,还存在着带有偏置电压Vbias的LDO电路,其目的是使得栅极获得高于Vin的Vbias,这样也就能轻松满足驱动NMOS需要较高的栅极电压的问题了。 同时较高的Vgs使得RDS(on)更小,可实现超低的压降。

除此之外,个别LDO选择不带有Vbias,取而代之的是通过charge pump来驱动NMOS,其目的也是一样的。

与此同时也存在可调电阻位于外部的LDO,其可使开发者灵活设计电压输出值。同时输出端会接入一个Cff电容到ADJ,此电容可改善噪声性能、稳定性、负载响应和 PSRR。同时这类电容只有在可调电阻在外部时才会用到,在与降噪电容配合使用,可大大改善输出效果。 除了外接Vbias外,还有一种LDO是配有I2C的。这类LDO在手机的Camera中用的较多。 其主要分为两个输入,四个输出。

其中Vin1 Vin2作为输入,DVDD1 AVDD1与DVDD2 AVDD2作为输出。

以WILL的WL2866D这颗料来说,其Vin1:0.6V-2V,Vin2:3-5.5V。而作为输出DVDD:0.6-1.8V,AVDD:1.2-4.3V。

在手机中的Camera模组各路电中,AVDD通常为2.8V,电压相对较大些,所以芯片内部选择PMOS方案,Vin2作为输入源。因为在Camera的硬件设计中,AVDD滤波电容的地要求极为高,又因为此类多路LDO IC的内部地又是接一起的,所以设计者通常会选用2.8V的电接到模组的AFVDD上。

而DVDD通常为1.2V,VIN1为其输入源。因输出电压小,且该路电耗流大,所以其内部采用的NMOS方案。同时因内部没有chargepump,于是选择较大电压的VIN2作为Vbias。 然而对于手机Camera模组,DVDD这路电并非统一的1.2V,也存在1.1V 1.05V的情况。相对于1.1V,1.2V,市面上输出为1.05V的LDO并不多。在MTK平台更是在自家PMIC中,单独为其设计一路LDO。然而小白讲的这种带I2C的LDO,不仅可实现多输入多输出,其还可通过更改寄存器地址,选择电压档位。 以DVDD为例,LDO输出的起始电压为0.6V。 VOUTX = 0.6V + DVDDX_VOUT[7:0] * 0.0,所以也就有了下表。 总之,在上述介绍的三类LDO中,无论在成本还是性能上,都具备各自的优势。在选择方面,前两类LDO应该是市面上最多的。

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  最近在制作一个按钮切换的动画特效中接触了属性动画这部分内容,并由此产生了一些思考。

遇到的问题

解决过程

最终方法

感悟

...

Volatile的其他特性

我想月薪过万的博客

03-03

2976

2.1 volatile总体概览

在上一节中,我们已经研究完了volatile可以实现并发下共享变量的可见性,volatile除了保证可见性外,volatile还具备如下一些突出的特性:

volatile的原子性问题:volatile不能保证原子性操作

禁止指令重排序:volatile可以防止指令重排序操作

2.2 volatile不保证原子性

2.3 代码测试

package Ls;

/**

* 目标:研究Volatile的原子性操作

*

* 基本观点:V.

【安卓基础】Android直接通过路径来操作其他应用的私有目录,可以吗?

m0_48179608的博客

03-02

6817

在上篇文章[【安卓基础】一文搞懂Android历代版本文件访问权限变化](https://blog.csdn.net/m0_48179608/article/details/122838494)我们对同一个应用的的文件访问权限做了比较。

那么不同应用之间文件访问又有什么限制呢?我们准备分二到三篇文件来阐述。

这篇文章,主要来看下不同系统版本下,我们直接通过路径来访问其它应用的**内部存储、外部存储私有目录**,看看能不能访问以及不同系统版本的区别。

dc-dc与ldo电路设计

07-11

DC-DC和LDO电路的设计需要考虑多个因素,包括输入电压范围、输出电压、输出电流、效率、稳定性和成本等。

在设计DC-DC电路时,需要选择合适的拓扑结构,例如Buck、Boost、Buck-Boost等,根据输入输出电压和功率要求选择合适的拓扑。在选择元器件时需要考虑元器件的参数,如电感、电容、开关管等。需要根据实际应用场景选择合适的元器件型号,并进行参数计算,以确保电路的性能和可靠性。

在设计LDO电路时,需要选择合适的LDO芯片,根据输入输出电压和输出电流要求选择合适的芯片型号。需要根据芯片的参数,如输入电压范围、输出电压范围、静态电流等进行选型。在布局和布线时需要注意降低电路噪声,提高稳定性。

无论是DC-DC还是LDO电路,在设计过程中需要进行电路仿真和实验验证,以确保电路的性能和可靠性。

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聊一聊磁珠在电路中的作用

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